Современные системы водоотведения промпредприятий. Практические. Практическое занятие 1 Оборотные системы водоснабжения

Название	Практическое занятие 1 Оборотные системы водоснабжения
Дата	23.01.2018
Размер	0.64 Mb.
Формат файла
Имя файла	Современные системы водоотведения промпредприятий. Практические .docx
Тип	Документы #34978
страница	6 из 8

1 2 3 4 5 6 7 8

Задача №1

_{Рассчитать электрокоагулятор для обработки хромсодержащих сточных вод. Расход производственных стоков составляет 130 м}³_{/сут, а время работы электрокоагулятора - 8 ч/сут. Активная реакция производственных сточных вод составляет 3-4. Концентрация ионов Cr}⁶⁺_{в исходной воде не превышает 30 мг/л, а в очищенной воде они полностью отсутствуют.}
_{Задача №2}

_{Рассчитать гальванокоагулятор для обработки хромсодержащих сточных вод. Расход производственных стоков составляет 8 м}³_{/сут, а время работы гальванокоагулятора - 16 ч/сут. Активная реакция производственных сточных вод составляет 2,5 - 5. Концентрация ионов Cr}⁶⁺_{в исходной воде составляет 30 мг/л, а Cr}³⁺_{- 10 мг/л. В очищенной воде содержание Cr}³⁺_{достигает 40 мг/л, а ионы Cr}⁶⁺_{должны полностью отсутствовать.}
_{Задача №13}

_{Рассчитать электрокоагулятор для обработки хромсодержащие в сточных вод. Расход производство на восток составляет 250 м}³_{/сут, а время работы электрокоагулятора 16 ч/сут. Концентрация ионов Cr}⁶⁺_{в исходной воде достигает 45 мг/л, а в очищенной воде они должны отсутствовать. Активная реакция производственных сточных вод не превышает 3-4,5.}

_{Практическое занятие №10}

_{Физико-химическая очистка производственных сточных вод}
_{1. Расчет сооружений для очистки сточных вод методом коагуляции}

_{В состав сооружений для очистки производственных стоков методом калькуляции входят растворные и расходные баки для приготовления раствора реагента, дозирующие устройства, смесители и камеры хлопьеобразования.}

_{Объём растворного бака}_W_р.б._{, м}³_{, составляет}

(1)

_{где Q}_сут_{- расход сточных вод, м}³_/сут;

_Д_к_{- доза реагента, мг/л;}

_b_р_{= 10-20% - концентрация реагента (коагулянта) в растворном баке;}

_{γ = 1 т/м}³_{- объемный вес раствора коагулянта.}
_{Концентрация флокулянтов в раствор намбаки составляет 0,5-2%.}

_{Перемешивание растворов флокулянтов осуществляется тихоходными механическими мешалками.}

_{Перемешивание растворов коагулянтов производится сжатым воздухом.}

_{Расход воздуха, подаваемого в растворный бак}_Q_в_{, м}³_{/с, составляет}

(2)

_{где q}_в.р_{= 8-10 л/с·м}²_{- интенсивность подачи воздуха растворный бак.}
_{Диаметр воздуховода}_d_в_{, мм, составляет}

(3)
_где_��_в_{= 5-15 м/с - скорость движения воздуха в воздуховодах.}
_{Суммарная площадь отверстий на воздухораспределительной системе растворного бака}_F^р.б_сум_{, мм}²_{, составляет}

(4)
_где_��_вых_{= 20 м/с - скорость выхода воздуха из отверстий.}

_{Число отверстий на воздухораспределителе растворного бака}_N^р.б_отв_{, шт, составляет}

(5)
_где_f^р.б_отв_{- площадь сечения одного отверстия на воздухораспределителе}

_{растворного бака, мм}²_.
_{Объем расходного бака}_W_рх.б._{, м}³_{, составляет}

(6)
_{где b}_р.х._{= 1-10% - концентрация раствора коагулянта в расходном баке.}
_{Для флокулянтов их концентрации в расходном баке не превышает 0,1-1%.}

_{Перемешивание растворов коагулянтов осуществляется сжатым воздухом или насосами, а раствора флокулянтов - тихоходными мешалками.}

_{Растворные и расходные баки подаётся водопроводная вода для приготовления растворов коагулянтов. Интенсивность подачи воздуха в расходный бак составляет q}_рх.в._{= 3-5 л/с·м}²_.

_{Расход воздуха подаваемого в расходный бак}_Q^рх_в_{, м}³_{/с, составляет}

(7)
_{Дозировать реагенты лучше всего насосами-дозаторами.}

_{Смешение реагентов с производственными стоками осуществляется в перегородчатых, дырчатых, шайбовых и вертикальных смесителях.}

_{Расчетная схема вертикального вихревого смесителя представлена на рисунке 1.}

_{Площадь сечения верхней части вихревого смесителя}_F_см_{, м}²_{, составляет}

(8)
_где_��_вых_{= 90 м/ч - скорость восходящего потока в смесителе;}

_Q_р_{- расход сточных вод, м}³_/ч.

_{Рисунок 1 - Расчетная схема вертикального вихревого смесителя: 1 - подача сточных вод; 2 - подача реагента; 3 - отвод обработанных стоков; 4 - дренаж.}
_{Длина стороны квадратного в плане смесителя}_b_см_{, м, составляет}

(9)
_{Диаметр цилиндрической части круглого в плане смесителя}_D_см_{, м, составляет}

(10)
_{Объём пирамидальной части смесителя}_W_пир_{, м}³_{, составляет}

(11)
_{где F}₁_{- площадь нижнего основания смесителя, м}²_;

_Н_пир_{- высота пирамидальной части смесителя, м.}
_{Величина Н}_пир_{, м, составляет}

(12)
_{где b}_н_{- сторона нижнего основания пирамидальной части смесителя, м.}
_{Объем смесителя}_W_см_{, м}³_{, составляет}

(13)

_{где t}_см_{= 1-2 мин - время пребывание воды в смесителе.}
_{Объём призматической части смесителя составляет}

(14)

_{Высота призматической части смесителя Н}_пр_{, м, составляет}

(15)
_{Общая высота смесителя Н}_см_{, м, составляет}
_Н_см_{= Н}_пр_{+ Н}_пир_{+ h}₁₍₁₆₎
_{где h}₁_{= 0,3 м - высота борта над уровнем воды в смесителе.}
_{После смешения стоков с коагулянтами начинается процесс хлопьеобразования, который происходит в специальных камерах. Бывают водоворотные, перегородчатые, вихревые камеры хлопьеобразования, а также камеры с механическими мешалками.}

_{В КГАСУ разработана гидродинамическая камера хлопьеобразования со струйным элементом. Встроенный элемент представляет собой цилиндр, заглушенный с обоих торцов и имеющий перфорированную боковую поверхность. Вода подводится встроенный элемент через приточный патрубок (см. рисунок 2). Распространяясь вдоль оси струйного элемента вода образует прямой и обратный потоки, а также внешний рецикл. Эти турбулентные потоки имеют соответствующее распределение скоростей, как в поперечных сечениях, так и по длине струи. Молекулы реагента в процессе многократного перемешивания распространяются по всему объему воды, вызывая процесс коалесценции частиц внутренней фазы эмульсий или суспензий.}

_{Объем такой камеры хлопьеобразования}_W_к.х._{, м}³_{, составляет}

(17)
_{где t}_х.к._{= 6-10 мин - время пребывания в гидродинамической камере}

_{хлопьеобразования.}

_{Рисунок 2 - Расчётная схема гидродинамического смесителя: 1 - корпус; 2 - струны элемент; 3 - приточный патрубок; 4 - подача воды на обработку; 5 - подача реагента; 6 - отвод воды; 7 - дренаж.}

_{Высота камеры Н}_х.к._{, м, составляет}

(18)
_{где N}_х.к._{- число рабочих камер хлопьеобразования, шт;}

_D_х.к._{- диаметр камеры, м.}
_{Диаметр приточного патрубка d}_п.п_{, м, составляет}

(19)
_где_��_пп_{- скорость движения воды в приточном патрубке, м/с.}
_{Диаметр струйного элемента d}_с.э._{, мм, составляет}

(20)
_{Длина струйного элемента l}_с.э._{, м, составляет}

(21)
_где

_{- площадь сечения струйного элемента, м}²_.
_{Суммарная площадь отверстий на поверхности струйного элемента составляет}

(22)

_{Расчёт электрофлотатора}

_{Сущность электрофлотации заключается в переносе загрязняющих частиц, плотность которых меньше плотности воды, пузырьками газа, образующихся при электролизе стоков. В процессе электролиза сточной воды на катоде выделяется водород, а на аноде - кислород.}

_{При флотации главную роль играет водород. Размер пузырьков зависит от кривизны поверхности электродов, их конструкции и величины краевого угла смачивания частиц загрязнений.}

_{Лучше применять проволочные а не пластинчатые электроды. При использовании растворимых электродов (железных или алюминиевых) в раствор переходит металл с анодов. В растворе образуются гидроокиси этих металлов, что увеличивает эффективность электрофлотации. Также установки называют коагуляционно-флотационными. При расходе стоков до 15 м}³_{/ч электрофлотаторы бывают однокамерные, а при большей производительности - двухкамерные.}

_{Объём электрофлотатора W}_э.ф_{, м}³_{, составляет}

(23)
_{где W}_э_{- объём электродного отделения, м}³_;

_W_ф_{- объем камеры флотации, м}³_.
_{При Q}_р_{<90 м}³_{/ч ширина электрофлотатора принимается равной В}_э.ф._{= 2м, при Q}_р_{<180 м}³_{/ч - В}_э.ф._{= 2,5-3 м.}

_{Число плоских электродов в электрофлотаторе n}_э_{, шт, составляет}

(24)

_{где а}₁_{= 100 мм - величина зазора между стенками камера и крайними}

_{электродами;}

_а₂_{= 15-20 мм - величина зазора между электродами;}

_{δ = 6-10 мм - толщина пластин электродов.}
_{Площадь пластин электродов f}_э_{, м}²_{, составляет}

(25)
_{где f}_а.э._{- площадь активной поверхности электродов, м}²_.
_{Величина f}_а.э._{, м}²_{, составляет}

(26)

_{где i - плотность тока на электродах, А/м}²_;

_{Е - удельное количество электричества, А·ч/м}³_.
_{Величины Е и i различны для различных видов стоков.}

_{Длина электрода l}_эл_{, м, составляет}

(27)

_{где h}_эл_{= 1-1,5 м - высота пластин электродов.}
_{Длина электродной камеры l}_э_{, м, составляет}

(28)

_{Объем электродной камеры W}_э_{, м}³_{, составляет}
_W_э_{= В}_э.ф._{· Н}_э_{· l}_э₍₂₉₎
_{где Н}_э_{- рабочая высота электродной камеры, м.}
_{Величина Н}_э_{, м, составляет}

_Н_э_{= h}₁_{+ h}₂_{+ h}₃₍₃₀₎
_{где h}₁_{= 1-1,5 м - высота осветленного слоя;}

_h₂_{= 0,3-0,5 м - высота защитного слоя;}

_h₃_{= 0,4 - 0,5 м - высота слоя шлама.}
_{Объём флотационной камеры W}_ф_{, м}³_{, составляет}
_W_ф_{= Q}_р_t_ф₍₃₁₎
_{где t}_ф_{= 20-45 мин - продолжительность флотации.}

_{Задача №1}

_{Рассчитать расходный и растворные баки для приготовления раствора сернокислого алюминия. Его доза составляет 45 мг/л. Расход сточных вод достигает 108 м}³_{/сут, а время работы очистных сооружений составляет 24 ч/сут.}
_{Задача №2}

_{Рассчитать вихревой смеситель для очистки производственных стоков от взвешенных веществ методом коагуляции. Расход производственных стоков составляет 72 м}³_{/сут, а время работы установки – 24 ч/сут.}
_{Задача №3}

_{Рассчитать электрофлотационную установку сточных вод мясокомбината, расход которых составляет 90 м}³_{/ч. Электрофлотатор оборудован алюминиевыми электродами.}
_{Задача №4}

_{Рассчитать растворный бак для приготовления хлорида железа. Его дозя составляет 30 мг/л. Расход сточных вод достигает 48 м}³_{/сут, а время работы очистных сооружений составляет 16 ч/сут.}

_{Практическое занятие №11}

_{Физико-химическая очистка производственных стоков}
_{1. Расчет напорных флотаторов}
_{Напорная флотация применяется для очистки производственных стоков от загрязнений, плотность которых меньше плотности воды: нефтепродукты, ПАВ, жиры, масла, волокна целлюлозы. Флотация зависит от смачивающей особенности жидкости, которая характеризуется величиной ее поверхностного натяжения на границе раздела фаз "жидкость-газ". В качестве газовой среды при напорной флотации используется воздух.}

_{Для интенсификации процесса напорной флотации в производственные стоки добавляется водный раствор реагентов: коагулянтов (сернокислый алюминий) и флокулянтов (полиакриламид).}

_{Существует прямоточная флотация и флотация с рециркуляцией, когда часть очищенных стоков насосом подается обратно в флотаторы. Это связано с экономией реагентов.}

_{Коагулянты подаются во всасывающий трубопровод насоса, перекачивающий стоки в сатуратор (напорный резервуар для растворения воздуха). Флокулянты подаются в напорный трубопровод, транспортирующий стоки в сатуратор.}

_{Воздух, растворяемый в сточной воде, либо забирается из атмосферы с помощью эжектора (струйного насоса), либо подаётся в сатуратор компрессором. Эжектор устанавливается на байпасной линии, соединяющей напорный и всасывающий трубопроводы насоса, подающего сточные воды в сатуратор. Давление в тетраэдре поддерживается в пределах 0,3-0,5 МПа.}

_{Объём сатуратора W}_с_{, м}³_{, составляет}

(1)
_{где Q}_р_{- расход стоков, м}³_/ч;

_t_с_{= 1 мин - время пребывания воды в сатураторе.}
_{Высота сатуратора Н}_с_{, м, составляет}

(2)
_{где d}_с_{- диаметр сатуратора, м.}
_{Расход воздуха, подаваемого в сатуратор Q}_в_{, м}³_{/с, составляет}
_Q_в_{= 0,05Q}_р₍₃₎
_{Диаметр воздуховода d}_в_{, мм, составляет}

(4)
_где_��_в_{= 5-15 м/с - скорость движения воздуха в воздуховоде.}
_{Суммарная площадь отверстий на воздухораспределителе сатуратора составляет}

(5)
_где_��^вых_в_{= 45-60 м/с - скорость выхода воздуха из отверстий.}
_{В качестве воздухораспределителя в сатураторе следует применять лучевую систему.}

_{При расходе до 100 м}³_{/ч применяется флотатор с горизонтальным движением воды, схема которого представлена на рисунке 1.}

_{Рисунок 1 - Расчетная схема горизонтального напорного флотатора: 1 - корпус; 2 - перегородка; 3 - распределитель исходной воды; 4 - подача воды на очистку; 5 - отвод очищенной воды; 6 - отвод пены.}
_{Принимается не менее двух рабочих флотаторов.}

_{Глубина горизонтального флотатора составляет Н}_ф_{= 1,5-2,5 м.}

_{Ширина горизонтального флотатора В}_ф_{, м, составляет}

(6)

_{где N}_ф_{- число рабочих флотаторов, шт;}

_��_ф_{= 5·10}^-3_{м/с - скорость движения воды в горизонтальном напорном}

_{флотаторе.}
_{Объем отсека флотации W}_ф_{, м}³_{, составляет}

(7)
_{где t}_ф_{= 20-30 мин - продолжительность флотации.}
_{Длина отсека флотации L}_ф_{, м, составляет}

(8)
_{Объем отсека отстаивания W}_ф_{, м}³_{, составляет}

(9)
_{где t}_отс_{= 20-30 мин - время пребывания воды в отсеке отстаивания.}
_{Длина отсека флотации L}_ф_{, м, составляет}

(10)
_{Объем пены, образующаяся в напорных флотаторах W}_п_{, %, составляет}
_W_п_{= 1,5 С}_исх₍₁₁₎
_{где С}_исх_{- концентрация загрязнений в воде, поступающей на очистку, г/л.}
_{Водораспределительная система горизонтального флотатора представляет собой перфорированный трубопровод.}

_{Перед поступлением стоков во флотаторы устанавливаются кольцевые диафрагмы, обеспечивающие одинаковые размеры воздушных пузырьков.}

_{Диаметр диафрагмы d}_д_{, мм, составляет}

(12)
_{где Р}_с_{- давление в сатураторе, м.}
_{Размерность Q}_р_{в этой формуле представляет собой л/с.}

_{Рисунок 2 - расчетная схема радиального флотатора: 1 - корпус; 2 - перегородка; 3 - распределитель исходной воды; 4 - подача воды на очистку; 5 - отвод очищенной воды; 6 - отвод пены; 7 - фотокамера.}
_{Радиальные флотаторы принимаются при расходе производственных стоков до 1000 м}³_/ч.

_{Диаметр флотатора D}_ф_{, м, составляет}

(13)
_где_��_отс_{= 4,7 м/ч - скорость движения воды в отстойной зоне флотатора с}

_{радиальным движением воды;}

_D_ф.к._{- диаметр флотокамеры, м.}
_{Величина D}_ф.к._{, м составляет}

(14)
_где_��_ф.к._{= 5·10}^-3_{м/с = 18 м/ч - скорость движения воды по флотокамере}

_{радиального флотатора.}

_{Время пребывания воды во флотокамере t}_ф.к._{, мин, составляет}

(15)
_{где Н}_к_{- высота флотокамеры, м.}
_{Время пребывания воды во флотаторе t}_ф_{, мин, составляет}

(16)
_{где Н}_ф_{= 1-4 м - глубина воды в радиальном флотаторе.}
_{При расходе стоков до 200 м}³_{/ч принимаются флотаторы с вертикальным движением воды. Расчетная схема такого флотатора представлена на рисунке 3.}

_{Рисунок 3 - Расчетная схема вертикального флотатора: 1 - корпус; 2 - перегородка; 3 - распределитель исходной воды; 4 - подача воды на очистку; 5 - отвод очищенной воды; 6 - отвод пены; 7 - фотокамера.}
_{Объём флотатора W}_ф_{, м}³_{, составляет}

(17)
_{где t}_ф_{- время пребывания воды во флотаторе, ч.}
_{Величина t}_ф_{, ч, составляет}

(18)
_{где t}_ф.к._{= 20-30 мин - время пребывания воды во флотокамере;}

_t_отс_{= 15-20 мин - время пребывания во флотокамере вертикального}

_{флотатора.}
_{Объём флотокамеры W}_ф.к._{, м}³_{,составляет}

(19)
_{Диаметр флотокамеры D}_ф.к._{, м, составляет}

(20)
_{где Н}_ф.к._{= 1-3 м - высота флотокамеры.}
_{Диаметр флотатора D}_ф_{, м, составляет}

(21)
_{где Н}_ф_{= 1-4 м - глубина воды в вертикальном флотаторе.}
_{1 2 3 4 5 6 7 8}